III. Sự điện phân
3. Cân bằng phương trình phản ứng oxi hoá khử
− Nguyên tắc khi cân bằng : Tổng số e mà chất khử cho phải bằng tổng số e mà chất oxi hoá nhận và số nguyên tử của mỗi nguyên tố được bảo toàn.
− Quá trình cân bằng tiến hành theo các bước:
1) Viết sơ đồ phản ứng, nếu chưa biết sản phẩm thì phải dựa vào điều kiện cho ở đề bài để suy luận.
2) Xác định số oxi hoá của các nguyên tố có số oxi hoá thay đổi. Đối với những nguyên tố có số oxi hoá không thay đổi thì không cần quan tâm.
3) Viết các quá trình cho - nhận e 4) Cân bằng số e cho và nhận.
5) Đưa hệ số tìm được từ phương trình e vào phương trình phản ứng. 6) Cân bằng phần không tham gia quá trình oxi hoá - khử.
Ví dụ: Cho miếng Al vào dung dịch axit HNO3 loãng thấy bay ra chất khí không màu, không mùi, không cháy, nhẹ hơn không khí, viết phương trình phản ứng và cân bằng.
Giải: Theo đầu bài, khí bay ra là N2. Phương trình phản ứng (bước 1):
Al + HNO3 -> Al(NO3)3 + N2 + H2O Bước 2, 3, 4:
10Al0 −3e→ Al+3
3 2+N5 +2.5e→ N0 2
Bước 5:
10Al + 6HNO3 -> 10Al(NO3)3 + 3N2 + H2O
Bước 6: Ngoài 6 HNO3 tham gia quá trình oxi hoá - khử còn 3.10 = 30HNO3 tạo thành muối nitrat (10Al(NO3)3).
Vậy tổng số phân tử HNO3 là 36 và tạo thành 18H2O. Phương trình cuối cùng:
10Al + 36HNO3 -> 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O Dạng ion:
10Al + 36H+ + 36NO3- -> 10Al3+ + 30NO3- + 3N2 + 18H2O 10Al + 36H+ + 6NO3- -> 10Al3+ + 3N2 + 18H2O
Chú ý: Đối với những phản ứng tạo nhiều sản phẩm trong đó nguyên tố ở nhiều số oxi hoá khác nhau, ta có thể viết gộp hoặc viết riêng từng phản ứng đối với từng sản phẩm, sau đó nhân các phản ứng riêng với hệ số tỷ lệ theo điều kiện đầu bài. Cuối cùng cộng gộp các phản ứng lại.
Ví dụ: Cân bằng phản ứng:
Al + HNO3 -> NO + N2O + ... Biết tỷ lệ: : 3:1
2O =
HNO n NO n n
Giải
Các phản ứng riêng (đã cân bằng theo nguyên tắc trên): Al + 4HNO3 -> Al(NO3)3 + NO + 2H2O
8Al + 30HNO3 -> 8Al(NO3)3 + 3N2 + 15H2O
Để có tỷ lệ mol trên, ta nhân phương trình (1) với 9 rồi cộng 2 phương trình lại: 17Al + 66HNO3 -> 17Al(NO3)3 + 9NO + 3N2O + 33H2O